水资源在过程工业中占有极其重要的地位,是可持续发展的关键因素之一。由于水资源逐年匮乏以及环境污染日趋严重,针对用水网络优化设计的研究引起了各国学者的普遍关注。过程集成技术为用水网络优化的研究提供了系统化的方法。本文在分析文献中所提出的水网络集成方法的基础上,对多杂质用水网络的设计进行了深入的研究,开发出了新的设计方法。主要内容有以下几个方面:第一,对本课题组提出的浓度势概念及多组分水网络的设计方法进行了改进,给出了更为简便的需求水流和源水流浓度势计算方法,并将该方法应用于只考虑再利用的多杂质用水网络的设计当中。计算实例表明,这种方法大大减少了多杂质用水系统设计过程中的计算量,所得结果可与文献方法相媲美。第二,针对包含多个外部水源的多杂质用水网络设计的研究。借鉴文献中针对单杂质多水源水网络提出的Nearest Neighbors Algorithm设计思想,并将浓度势的概念应用于多水源多杂质用水网络的设计当中。通过实例计算表明,采用该方法可以同时得到用水网络的优化设计结果以及相应的流程。第三,浓度势与数学规划法相结合的多杂质水网络设计。利用需求水流浓度势判断用水过程的执行顺序。针对用水单元建立数学模型,找出相应的约束条件。采用非线性数学规划对模型进行求解。得到了一种解决多杂质水网络优化设计的新方法。